3.4. Chang’e 3 и Yutu: китайская Луна

Летом 2016 года нам пришлось попрощаться с еще одним исследователем космоса – луноходом Yutu. О нем известно совсем немного, отчасти потому, что пиарщикам Китайского космического агентства еще надо учиться работать, отчасти потому, что у аппарата начались технические проблемы через месяц работы – про неудачные миссии никому не нравится рассказывать.

Yutu

Луноход Yutu («Нефритовый заяц») массой 120 килограмм опустился на поверхность естественного спутника Земли в декабре 2013 года при помощи спускаемой платформы Chang’e 3 массой 1200 килограмм. Техническая реализация программы очень напоминала полеты советских аппаратов «Луна-17» и «Луна-21», с луноходами на борту.

Chang’e 3

Yutu успешно высадился на поверхность, и развернулся, чтобы Китай мог продемонстрировать всему миру красный флаг на Луне. В этот момент главная пропагандистская задача миссии была выполнена, и информационное освещение программы резко сократилось еще даже до начала проблем.

Обогнув платформу, Yutu двинулся на исследование Луны.

По ходу движения осуществлялись остановки, на которых разворачивался манипулятор и проводились спектрометрические исследования. Панорамная камера платформы Chang’e 3 снимала окрестности, луноход и Землю в небе.

Когда Yutu удалился на несколько десятков метров от точки старта, информация о нем практически перестала попадать в прессу. Как стало ясно по скупым официальным комментариям, у лунохода возникли проблемы с системами передвижения и терморегулирования – на ночь не закрылась крышка солнечных батарей.

Луноход больше не ходил, и о нем не публиковались новости, поэтому он оказался практически забыт. Однако его работоспособность сохранялась. Примерно через полгода после посадки опубликовали новую панораму Луны, снятую аппаратом во время пути на место вечной стоянки.

Фотографии китайского лунохода и посадочной станции выложены на сайте Китайской академии наук, правда сайт работает нестабильно и редко доступен.

Сеансы связи с Yutu продолжались еще более двух лет и прекратились только в июне 2016 года.

Луноход обладал четырьмя научными приборами: цветной стереокамерой, инфракрасной камерой, альфа-протонным спектрометром на манипуляторе и георадаром. Все исследования были направлены на геологию: изучение грунта, сравнение полученных данных с предыдущими исследованиями, в том числе американских Apollo и советских «Лун».

На посадочной платформе Chang’e 3 располагалась цветная мачтовая камера и ультрафиолетовый телескоп для наблюдения экзосферы Земли, звезд и галактик. Фактически станция оказалась первой автоматической астрономической обсерваторией на поверхности Луны.

Китайская Луна на снимках цветных камер лунохода и посадочной станции оказалась желтее или коричневее той поверхности, которую удалось снять астронавтам в 60–70-е. Впрочем, если взглянуть на снимки Луны с Земли, несложно увидеть, что посадка прошла примерно на границе двух регионов, один из которых отличается как раз коричневыми оттенками. Посадка состоялась в Море Дождей, на расстоянии 50 метров от края 450-метрового кратера, который позже получил название Ци Вей. По мнению китайских геологов, им удалось изучить выбросы из этого кратера, исследовав крупные валуны, лежащие в окрестностях, и каменистую поверхность.

Данные спектрометра APXS показали отличие в химическом составе лунных горных пород от американских и советских образцов. Прежде всего, это касается обогащения породы оксидом титана и оксидом железа. В то же время, исследования на поверхности подтвердили спутниковые данные, которые показывали обогащение минералами: ильменитом (куда относятся оксиды титана) и оливином с высоким содержанием оксидов железа – вероятно, именно они ответственны за коричневые оттенки местности.

Георадар использовал две рабочие частоты: 60 МГц и 500 МГц. Первая позволяла заглянуть на глубину почти в полкилометра, но с низкой детализацией, вторая – «пробивала» поверхность на несколько метров, но с высокой детализацией.

Высокочастотный канал показал, что реголит залегает до глубины 3–5 метров. Дальше идут коренные плотные породы.

Анализ окрестных кратеров по спутниковым данным подтвердил, что полученная оценка близка к реальности, и что выбросы из кратера Ци Вей не повлияли серьезно на толщину реголита в месте посадки.

Гораздо глубже, на 195, 215 и 345 метров, обнаружилось еще несколько слоев породы, благодаря низкочастотному каналу радара. Вероятнее всего, эти слои отражают несколько периодов вулканизма, когда регион полностью затапливался лавовыми морями. Отделяются друг от друга эти слои прослойками реголита, который формировался во время длительного вулканического спокойствия, когда поверхность бомбардировалась метеоритами.

К сожалению, луноход сумел пройти только 114 метров, к тому же он изрядно петлял, поэтому радарные профили удалось изучить на небольшом расстоянии. Тем не менее, китайские ученые подчеркивают, что результаты исследований говорят о более разнообразной геологической истории Луны, чем принято считать.

В задачи лунного телескопа на станции Chang’e 3 входило наблюдение земной плазмосферы и взаимодействия ее с солнечным ветром, а также астрономические наблюдения далеких объектов. Плазмосфера – это окружающая Землю среда, наполненная заряженными солнечным излучением атомами и молекулами газов верхних слоев земной атмосферы, прежде всего, водорода. Плазмосфера распространяется на несколько диаметров Земли и ограничивается магнитными линиями земного магнитного поля. Наблюдение плазмосферы Земли возможно только со стороны. Ультрафиолетовый телескоп возили и на Apollo 16, а китайский телескоп стал первым роботизированным.

Хотя Земля и наблюдалась всего пару дней в апреле 2014, это принесло научные плоды. В частности удалось наблюдать увеличение толщины плазмосферы в ответ на солнечные вспышки, что указывает на ее пополнение от солнечного ветра.

Кроме Земли телескоп наблюдал и астрономические объекты, например галактику Вертушка (M101).

Всего телескоп работал не менее 18 месяцев, успевая отснять до 10 тысяч снимков ежемесячно. Позже китайским ученым удалось составить звездный каталог из 86 тысяч звезд.

Следующая цель Китая на Луне – повторить подобное исследование, только на этот раз на обратной стороне Луны, где не садился еще ни один аппарат, созданный человеческими руками. Луноход должен будет изучить необычное геологическое образование Бассейн Южный полюс-Эйткен. Космический аппарат Chang’e IV сможет поддерживать связь с Землей при помощи спутника-ретранслятора, который был запущен весной 2018 года. Соответственно, луноход отправится позже.